Innovatie in karakterisatie van historisch radioactief afval
SYSCADE en SCK CEN bundelen krachten binnen ANUBIS-project
Hoe ga je om met radioactief afval wanneer historische gegevens ontbreken? Binnen het ANUBIS-project werkt SCK CEN samen met SYSCADE aan een innovatieve oplossing voor deze uitdaging. SYSCADE, een spin-off van Delta Services Industriels (DSi), ontwikkelt mobiele technologieën voor de radiologische karakterisering van historische, niet-geconditioneerd afval in vaten van 220 liter. Dit type afval is afkomstig van vroegere activiteiten waarbij de documentatie onvolledig was of verloren is gegaan, en waarbij andere regelgeving van toepassing was, waardoor de exacte samenstelling en oorsprong onzeker zijn. SCK CEN gebruikt deze mobiele technologie om de afvalvaten niet-destructief te analyseren en analysemethoden verder te verfijnen.
AI meets radioactiviteit
De mobiele container van SYSCADE combineert gammaspectrometrie met X-ray tomografie om de inhoud van afvalvaten niet-destructief te inspecteren. Dankzij deze combinatie kunnen radionucliden nauwkeurig worden geïdentificeerd en hun activiteit betrouwbaar ingeschat. SCK CEN voegt hier haar eigen innovatieve Bayesiaanse analysemethode aan toe, die onzekerheden in metingen beter in kaart brengt dan klassieke modellen. Deze methode is ideaal voor ‘inverse’ problemen, waarbij je op basis van metingen probeert te achterhalen wat er precies in het afvalvat zit.
Hoewel dit geen nieuw concept is, tilt SCK CEN deze Bayesiaanse aanpak naar een hoger niveau. In het kader van zijn doctoraatsonderzoek ontwikkelt Victor Casas Molina (SCK CEN & UGent) een vernieuwend 3D-model dat speciaal ontworpen is voor de karakterisering van radioactief afval. Het is het eerste model dat CT-beelden combineert met een Bayesiaanse aanpak, waardoor een driedimensionale reconstructie van de inhoud van het vat mogelijk wordt – inclusief de mate van zekerheid bij die inschatting. Wat deze methode extra krachtig maakt, is dat ze ook de kennis en ervaring van experts integreert en vertaalt naar een inschatting van de hoeveelheid radioactiviteit in het vat, mét bijhorende onzekerheid.
Testen in het MaT-gebouw
Om de Bayesiaanse analysemethoden van SCK CEN te valideren en het toestel van SYSCADE te verbeteren, zal SYSCADE zijn mobiele unit tijdelijk installeren in het MaT-gebouw op de site van SCK CEN. Met deze unit worden metingen uitgevoerd op echte afvalvaten, voornamelijk afkomstig van BR3, die als referentie dienen om de theoretische modellen van SCK CEN te toetsen aan praktijkdata. De meetunit is uitgerust met:
- Een HPGe-detector voor gammaspectrometrie in verschillende scanmodi. (Open Geometry en Segmented Gamma Scanning, met een optie voor hoekmeting)
- Een 320 kV X-ray systeem met digitale detector voor gedetailleerde radiografie en inspectie van de inhoud van het vat.
- Software die automatisch de locatie van radioactieve bronnen analyseert, aanwezige radionucliden identificeert en kwantificeert
Tijdlijn
De mobiele unit arriveerde op 13 oktober en blijft enkele weken operationeel. Tijdens deze periode werken medewerkers van SCK CEN met het systeem. De samenwerking is een belangrijke stap in het verbeteren van afvalbeheer en draagt bij aan de veilige berging van historisch radioactief afval.
Impact en toekomstige toepassingen
De technologie die binnen het ANUBIS-project werd ontwikkeld, heeft veel meer in haar mars dan enkel de karakterisering van legacy-afval. In principe kan ze toegepast worden op elk type radioactief afval, zolang twee voorwaarden vervuld zijn: je moet de efficiëntie van de detector kunnen inschatten, én je moet weten hoe straling zich door het afval verplaatst (dus hoe groot de kans is dat een foton het vat verlaat). Dat laatste kan met beeldvormingstechnieken zoals computertomografie (CT) of lineaire versnellers (LINACs). Vooral LINACs bieden perspectief voor zeer dense materialen. Door het meetsysteem aan te passen, kan de methode dus breder ingezet worden.
Maar de aanpak reikt verder dan afval alleen. Ze kan ook ingezet worden voor andere nucleaire toepassingen, zoals het in realtime opvolgen van isotopenopbouw in reactoren—op voorwaarde dat er voldoende meetgegevens en modellen beschikbaar zijn. Dankzij de flexibiliteit van het Bayesiaanse kader, gecombineerd met geavanceerde beeldvorming en probabilistische modellering op basis van expertenkennis, opent deze technologie de deur naar een brede waaier aan toepassingen binnen de nucleaire sector.
ANUBIS & het relanceplan van België en Europa
Even terugspoelen naar 2021. Toen reikte de Europese Unie aan SCK CEN een financiering uit voor het ANUBIS-project, wat staat voor ‘Advancing NUclear dismantling in Belgium through Improving Sustainability’. Het hoofddoel van het project is om technologieën en competenties te ontwikkelen om hergebruik van materialen die vrijkomen bij nucleaire ontmanteling kostenefficiënt te maximaliseren. Dat omvat ook de bouw van het MaT-gebouw op de site van SCK CEN een nieuwe onderzoeks-, ontwikkelings- en demonstratiefaciliteit met bijhorende installaties om de innovatie van ontmantelingsprojecten in België te ondersteunen.
Het project past niet alleen in het Belgisch-Europese plan voor economisch herstel na de COVID-19-pandemie, maar sluit ook naadloos aan bij de duurzame ontmanteling van de vijf kerncentrales in Doel en Tihange. “En we staan er niet alleen voor,” aldus An Bielen, coördinator van het ANUBIS-project bij SCK CEN. “We bundelen alvast de krachten met vier privé-partners.”
Meer weten over ANUBIS? Klik hier.
